大口径多波段光束质量检测系统设计

光谱合成技术是实现高能激光输出的重要技术途径,如何在高功率输出的前提下,保证高光束质量的激光输出已成为当前光谱合成技术最迫切要解决的问题。本文针对155 mm×140 mm矩形口径、(1 064±3)nm、(1 030±3)nm和(635±5)nm波段光束的参数检测问题,设计了大口径多波段多参数检测系统。波前检测单元基于开普勒的望远结构,在构建变形镜与微透镜共轭关系的同时,压缩光束口径以匹配探测器尺寸。前组物镜采用卡塞格林结构,以解决大口径、多波段的色差校正难题;后组镜采用三片式复消色差折射镜组,补偿色差的同时,兼顾无热化设计,用以补偿前组物镜的残余热差和后组镜热差。经波前检测单元后进行分光探测,实现光束质量和光束均匀性检测。为了提高系统的环境适应性,采用光学被动无热化方法对系统进行了20℃±10℃的无热化设计。最后,对系统进行装调测试,采用泽尼克波前复原方法对波前探测相机采集的光斑图像进行波前复原,测得10℃~30℃下系统波前的RMS值优于0.052 4λ(λ=632.8 nm),光束均匀性优于0.893,光束质量β因子优于1.26倍衍射极限。

党建领航 资源共享--鄂州市华容区初中教联体建设纪实

2022年7月,鄂州市华容区初中教联体挂牌成立,以鄂州市华容中学为核心,庙岭中学、段店中学、蒲团中学、胡林中学共建共联,涵盖全区5所中学385名教师和4433名学生,成为湖北省首批教联体试点。“华容区初中教联体坚持以强带弱、优势互补、相互促进、合作共赢、和谐发展,让每个孩子都能在家门口上好学校。”鄂州市华容区教育局局长严志勇说。如今,华容区初中教联体初步实现了“一校五区”优质均衡发展目标,形成共生共荣、各美其美、美美与共的良好教育生态。

激光束散角复合控制技术

为了降低部分相干光光学系统设计的复杂度及成本,增加部分相干光应用的便捷性,提出了一种液晶空间光调制器的激光相干度及束散角复合控制方法。首先介绍了对激光光束进行相干度和束散角复合控制的基本理论和方法;然后分别设置了相干度和束散角检测实验,检测了本方法所调制激光光束的相干度和束散角的准确性。实验结果表明,采用液晶空间光调制器生成相干度为0.9 mm、束散角为7.5 mrad,以及相干度为1.5 mm、束散角为3.8 mrad的部分相干光束,其相干度与理论值相比误差在5%以内,其相干度均方根误差分别为0.027386和0.031314,峰谷值分别为0.084658和0.089103;其束散角与理论值相比误差在5%以内,其束散角均方根误差分别为0.022478和0.023186,峰谷值分别为0.081201和0.092130。可见,该方法可以实现高精度的相干度及束散角复合控制。

基于GPU的液晶大气湍流模拟器波面生成的并行实现

为了使液晶大气湍流模拟器具有实时大气模拟能力,在GPU通用计算架构下提出了基于GPU的液晶大气湍流模拟器实时波面生成计算方法。针对液晶湍流模拟器高分辨率、高精度的特点介绍了湍流波面生成计算方法,论述了CUDA通用计算架构。建立基于GPU的波面生成模型,并对该模型进行了并行化优化和共享存储器优化。给出了采用CPU与GPU进行波面生成的实验对比结果。结果表明:采用GPU生成分辨率为256×256,192项Zernike多项式进行波面生成的平均时间为2.5ms,生成速度比CPU少两个量级,满足实时波面生成的要求。

采用图形处理器加速的部分相干光实时生成方法

介绍了采用液晶空间光调制器产生部分相干光的基本理论和方法;用分离变量的方式对算法进行了并行优化,对部分相干光生成线程进行了并行序列优化并测试了生成速度;设计了双孔干涉实验检测本方法所产生的部分相干光相干长度的准确性.实验结果表明:针对256×256像素的液晶空间光调制器,生成相干长度为0.15mm、0.9mm以及1.5mm的相位屏,图形处理器所用时间分别为0.9ms、1.75ms以及2.4ms,相比于采用中央处理器所用的计算时间16.5ms、37.8ms以及52.4ms,效率提升明显;考虑中央处理器读取、发送数据及液晶响应的时间,采用图形处理器并行加速的部分相干光实时生成方法的频率可达312Hz.实验生成相干长度为0.15mm和1.5mm的部分相干光束,光束相干度均方根误差分别为0.022 011和0.020 883,峰谷值分别为0.0743 25和0.072 998.

不同碳链长度咪唑啉缓蚀剂在CO_(2)驱采油环境中的腐蚀防护作用

目的合成制备适用于CO_(2)驱油环境中井筒材料的腐蚀防护的咪唑啉缓蚀剂,探究碳链长度对咪唑啉缓蚀剂腐蚀防护性能的影响机制。方法以辛酸、月桂酸、硬脂酸和二乙烯三胺等为原料,经酰胺化和环化后制备得到3种碳链长度(C7、C11和C17)的咪唑啉缓蚀剂。通过傅里叶变换红外光谱、量子化学计算、失重法、电化学方法以及表面观察技术,对合成缓蚀剂在CO_(2)驱油环境中对井筒材料的腐蚀防护性能进行了评价。结果红外测试观察到3种链长(C7、C11和C17)的咪唑啉缓蚀剂的特征吸收峰,表明3种链长咪唑啉缓蚀剂成功制备。量子化学计算表明,合成的C17咪唑啉缓蚀剂具有最优的供电子能力和最佳的疏水能力。腐蚀失重和电化学测试结果显示,所合成的3种不同碳链长度的咪唑啉缓蚀剂均对CO_(2)驱腐蚀环境中N80钢具有良好的腐蚀防护作用,随着缓蚀剂浓度的提升,其缓蚀效率逐渐增高。其中含有17个碳链的咪唑啉缓蚀剂(C17)在10 mg/L时缓蚀效率达到了90%以上。拉曼光谱观察到N80钢表面C=N和C—N的吸收峰,表明合成的3种缓蚀剂在N80表面上吸附。SEM结果发现,添加C17咪唑啉的N80表面腐蚀最为轻微,其腐蚀防护效果最优。结论合成的C17碳链的咪唑啉缓蚀剂具有优异的腐蚀防护效果,随着碳链长度的增加,碳链的推电子能力增强,使得咪唑啉缓蚀剂更容易在N80钢表面吸附,同时长碳链形成的缓蚀剂膜层也具有更好的疏水作用,导致咪唑啉中缓蚀剂越长其缓蚀效果越好。

板条激光器光束质量控制技术研究进展

随着激光二极管技术的发展,以及一些先进热管理方案和新型加工工艺的涌现,固体激光器的输出功率已达到百千瓦量级,而光束质量的控制问题却日益凸显。本文归纳了板条激光器的光束质量控制技术,对当前已经实现了的几种技术路线进行了深入细致的分析,包括静态相位校正技术、非线性光学校正技术、自适应光学校正技术、几何光学校正技术等,并分别介绍了其工作原理、研究进展以及优缺点。

聚合物驱油藏适应性研究进展

聚合物驱油在中国陆上油田开展了几十年,也取得了很好的经济效益。随着世界对能源的不断需求,加密井网、边际油田的开发等众多复杂油藏挖潜项目也越来越多。结合国内外聚合物驱油藏的案例,较全面系统地重新研究了相应油藏筛选标准,着重分析了砂岩油藏的适应性,对传统的筛选标准提出了新认识,认为有经验者的感性认识和油藏信息数据库的建立是必要的。对美国20世纪80年代碳酸盐岩油藏聚合物的矿产实例也做了简要分析,这对加快我国老油田二次开发和西部地区碳酸盐岩油藏聚合物驱起到一定的实际指导意义。

双向大气信道激光传输的信道互易性研究

在大气信道激光传输中,大气湍流对系统性能会产生较大影响,主要体现为降低传输速率和增加误码率。在具有信道互易性的双向激光传输链路中,两终端光斑信号强度的变化相关,可以在终端提取信道状态信息,以对信道影响进行补偿,从而提高传输速率。本文首先在弱湍流条件下,根据Rytov近似理论推导了平面波双向传输链路接收到的光斑信号的相关系数与传输路径的关系,并给出解析式。结果表明,两终端接收的光斑信号的光通量具有相关性,且相关系数与传输路径有关。进一步搭建了双向收发共轴激光传输系统,并进行了外场试验,试验结果不仅验证了双向大气信道激光传输链路具有互易性,且两接收端光斑信号光强的实时变化趋势相同。本文结论对实现大气信道高速率、低误码率激光传输具有重要意义。

坦桑尼亚媒体视角的中国形象

在中非交往与合作日益密切的时代,尤其是在"一带一路"倡议的背景下,研究非洲媒体的舆情具有重要意义。以媒体为切入点,研究非洲媒体涉华舆情,可以更直接地把握近年来中非合作中的微妙关系,掌握非洲国家和人民视角的中国形象。坦桑尼亚媒体中关于中国的报道涉及政治、经济、文教、卫生、农业、科技等诸多方面。他们认为中国文化博大精深,中国是非洲国家"全天候"的朋友,是非洲国家互利共赢的伙伴。同时,中国在非洲的形象维护、中非情感的巩固,还需要中非双方政府和人民的共同努力。一方面,驻非工作人员要严格遵守非洲国家的法律、法规,真诚尊重当地的风俗习惯,在民间架起互信互爱的桥梁;另一方面,双方官方媒体要加强沟通与合作,搭建中非媒体的自主平台,提升国际话语权,积极传递正能量,建立危机预防与应对机制,认真分析解决负面舆情揭示的问题,促进新时期中非友好合作深化发展。

水平井限流压裂射孔参数优化

水平井限流压裂主要是经过射孔孔眼产生的节流摩阻实现的,因而,裂缝所对应的射孔参数是实现限流压裂的关键。目前,国内外文献关于限流压裂的射孔优化大部分没有结合压裂模型,也没有给出各个射孔簇之间参数的定量关系。文中通过给定水平井段地层和压裂参数,使用拟三维模型计算每一条裂缝所吸收的排量和缝口压力,再结合限流压裂的流量平衡和压力平衡关系,得出了各个射孔簇有效孔眼当量直径间的关系式。计算结果表明:在压裂段储层力学性质和裂缝尺寸设计相同时,每个射孔簇的有效孔眼当量直径从水平井的跟端到趾端依次增加,在孔眼直径相同的情况下,相应的孔眼数和射孔簇的簇长也需要增加;当储层性质变化或者设计缝长不相同时,各个射孔簇的最优孔眼数和簇长可以定量确定。研究结果为限流压裂射孔参数的优化和射孔枪的选择提供了指导。

锅炉烟道气回收及注入系统的腐蚀与防护

锅炉烟道气驱油技术可以实现节能增效的双重效果,但在烟道气回收及注入过程中会对设备设施造成一定程度的腐蚀。通过对烟道气回收及注入系统中的腐蚀与防护方法进行分析和总结,简要介绍了燃气锅炉烟道气的回收注入流程,详细分析了烟道气组分、压力、温度、流速、材料和地层水性质等因素对金属腐蚀行为的影响,对锅炉烟道气回收及注入系统现场的腐蚀防护措施和进一步的相关研究提出了建议。

大气信道激光通信系统光束偏振特性

不同偏振特性光束受大气影响特性不尽相同,合理选取最优偏振态光束作为激光通信系统光源,可大大降低通信系统受大气湍流的影响。研究不同初始偏振态激光光束在大气中传输的光强闪烁效应,给出偏振态激光光束经大气传输后闪烁因子的表达式。设计并制作多参数高精度可控激光光源,并采用大气湍流模拟装置来模拟大气湍流,对不同初始偏振态激光光束在大气湍流中传输的光强闪烁效应进行实验研究。结果表明:当偏振角θ取值范围为45°≤θ<90°时,光束经过大气湍流传输后的闪烁因子随着θ的增大而减小;当0°<θ≤45°时,光束经过大气湍流传输后的闪烁因子随着θ的减小而减小;左旋圆偏振和右旋圆偏振激光光束的光强闪烁因子随湍流强度的变化趋势基本相同;与线偏振激光光束相比,左旋偏振光和右旋偏振光在相同的大气湍流强度下其光强闪烁因子均小于任何偏振角度的线偏振光;通过对激光通信系统的偏振态进行优化,可以有效抑制大气湍流对激光通信系统的影响,降低接收端光强起伏,降低激光通信系统误码率,有效提高激光通信系统性能。

基于液晶空间光调制器的变倍率激光扩束技术研究

由于激光器发出的光束通常在毫米量级,然而在激光测距、激光通信、激光全息等领域中需要较宽的光束,因此需要对激光束进行准直扩束。本文提供了一种基于LC-SLM的变倍率激光扩束方法,利用LC-SLM产生透镜的波阵面。由计算机数值模拟出焦距不同的变焦透镜相位调制图,将其加载到LC-SLM上,利用焦距不同的变焦透镜相位调制图的灰度信号来控制LC-SLM外加电压变化,实现了基于LC-SLM的变焦透镜功能。根据伽利略望远镜形式的扩束系统,本文利用LC-SLM的变焦透镜功能与匹配透镜配合,搭建了基于LC-SLM的变倍率激光扩束系统,实现对激光束的变倍扩束。实验结果表明,该系统实现了2~×~10~×连续变倍率激光扩束。系统结构简单、精度高、响应速度快,具有很大的实用价值。

高精度连续变倍率激光扩束系统设计

为了实现对激光束的准直变倍扩束,提出了一种基于液晶空间光调制器(Liquid Crystal Spatial Light Modulator,LC-SLM)实现数字变焦透镜的方法,并利用这种方法搭建了基于LC-SLM的变焦扩束系统。首先根据透镜相位变换原理和LC-SLM的相位调制特性由计算机编程生成不同焦距的数字透镜相位调制图,实现不同焦距的数字透镜功能,通过凸透镜对平行光束的汇聚作用,验证该功能的有效性,平均误差为0.95%。上述结果说明LC-SLM能够实现变焦透镜功能。接下来,通过与汇聚透镜组合实现对激光束的连续变倍率准直扩束。该系统的扩束倍率为2×~5×,均方根误差为0.539 7 mm,峰谷值为0.99 mm。实验结果表明,本文提出的方法可以实现对激光束不同倍率的扩束且扩束比连续可变。该系统解决了传统变焦系统无法满足多变的激光扩束需求的问题,且结构简单,精度高,在激光扩束应用方面具有广泛应用前景。

双向大气湍流光信道瞬时衰落相关特性测量

为证明双向光传输系统中大气湍流信道的互易性,提出一种测量瞬时接收信号衰落相关性的方法,并建立了分析测量数据的数学模型。在相距883 m的两栋高楼之间进行双向光传输测量实验,根据测得的光斑图像数据,对信道的瞬时衰落相关性进行验证,并分析了实际场景下归一化接收信号起伏方差对相关系数的影响。结果表明:两个相反方向的光信道瞬时衰落相关系数大部分均在0. 85以上,最高可达0. 95,证明了双向大气湍流光信道之间存在良好的互易性;且随着归一化接收信号起伏方差的增大,相关系数呈轻微下降的趋势。

基于大气湍流传输激光散斑的真随机数提取研究

为生成真随机数序列,提出了先将大气湍流传输中激光散斑图像作为随机数发生器的熵源,再采用变帧频采样方法进行提取随机数的算法。首先,为降低相邻激光散斑图像间高相关性对随机性的影响,提出了变帧频采样方法。其次,对实验数据进行处理,根据大气湍流造成激光光斑质心的随机抖动特征,对散斑图像划分灰度等级,编码和后处理等操作,从而提取随机数。最后,利用NIST测试工具对提取的随机序列进行实验分析,结果表明:该序列不仅达到真随机数的标准,而且序列的数量和随机性均高于等帧频采样方法生成的随机序列。此外,对激光散斑视频归一化方差与最优采样区间之间的关系进行分析,为进一步的研究提供重要依据。

一种GaN FET的窄脉冲激光器驱动电源系统设计

针对半导体激光器驱动电路在低纳秒级对激光光脉冲调节困难的问题,研究了一种基于GaN高速半导体器件的半导体激光器的驱动方案,可实现激光光脉冲的宽度、高重复频率的高精度调节;在设计上,利用FPGA门电路现场可编辑、低功耗等特点,基于Xilinx Zynq平台搭建前置时序产生电路,输出时序信号;设计储能电路,通过驱动氮化镓场效应晶体管(GaN FET)作为开关控制储能回路,最终实现激光光脉冲低纳秒级的精密调节;经过实验验证和分析,该驱动电路能稳定输出脉冲宽度3~200 ns可调、重复频率0~1 MHz可调、峰值功率超过70 W、上升沿时间小于5 ns的激光光脉冲信号。

基于液晶光调制器的可控偏振分光技术研究

为了实现对光信号的可调分光，设计一个动态可控分光器。利用液晶的双折射效应，建立可控偏振分光器系统。根据琼斯矩阵理论推导出光传输矩阵，得出透射光与反射光的分光比和液晶驱动电压的关系表达式。入射线偏光经过液晶后，其偏振态随液晶驱动电压变化而产生变化。而不同偏振态的光束经过偏振分光棱镜后，光束将会被分为光强大小随之变化的两柬光，从而实现入射光的可调分光。实验数据的分析结果表明，在液晶的阂值电压与饱和电压之间能实现分光比为0～25之间连续可调分光。此装置对入射光为偏振光能进行精确分光，其分光效果与理论分析基本吻合。

采用分区法生成稀疏谱湍流相位屏

为了更好地研究光束在大气湍流中的传播特性,提出了基于稀疏谱模型的湍流相位屏模拟方法,对生成相位屏的灰度图、结构函数和光束漂移量进行了研究分析。首先采用数学方法分析光波的方向、大小和振幅,并由此得到稀疏谱相位屏;然后分别在不同相干半径下,与功率谱反演法生成的相位屏灰度图进行对比,并分析稀疏谱模型下的结构函数和光斑位置拟合度。仿真和实验测试结果表明,实验结构函数的平均误差为6.1%,该模拟方法下的相位屏细节信息更为丰富,大气湍流光斑质心的均方根误差为1.013×10^-7 m,具有精度高、运行速度快、模拟周期长等优点,能够较好地模拟真实大气湍流。